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PROCEDE AMELIORE DE LAMINAGE A CHAUD
SUR UN TRAIN S TECKEL
DESCRIPTION OBJET DE L'INVENTION
L'invention traite d'un nouveau procédé pour pouvoir réaliser un laminage à chaud d'un bloom rectangulaire en acier inoxydable austénitique, afin d'obtenir une bobine laminée à chaud et où le produit final a de telles caractéristiques qui rendent superflu le processus postérieur de recuit de la bobine laminée à chaud qui est effectué dans les systèmes conventionnels.
ANTECEDENTS DE L'INVENTION
Les bobines en acier inoxydable austénitique qu'on obtient dans les processus de laminage à chaud en utilisant un train steckel réversible, exigent un traitement thermique de recuit postérieur afin de doter l'acier inoxydable de qualités déterminées telles que la recristallisation de la structure et, en outre, l'élimination dans la matrice des carbures de chrome, précipités sur le joint de grain cristallin, formés pendant le processus conventionnel de laminage à chaud, lorsque le matériel passe par des températures critiques autour des 6750 C.
C'est-à-dire que dans les procédés conventionnels de laminage à chaud, on obtient une structure non recristallisée (sans un réarrangement interne de sa structure) qui présente, de plus, les carbures de chrome cités, fondamentalement dans les bandes de déformation.
Sur le même acier antérieur, on observait, après le traitement thermique de recuit, le changement d'aspect de la structure résultante, les frontières entre les grains cristallins étant observables, ce qui était un signe que la structure s'était recristallisée, c'est-à-dire qu'elle avait atteint
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une situation d'équilibre par reconditionnement des tensions internes du matériel.
Un autre effet de ce changement de structure est que le matériel gagne en ductilité et que, par conséquent, il est approprié à une utilisation industrielle, en chaudronnerie fondamentalement, ou bien qu'il est laminable à d'autres épaisseurs plus fines par : des processus de réduction à froid (à la tempérture ambiante).
De même, il n'y a pas de carbures de chrome précipités intergranulairement, ce qui a une importance vitale pour les propriétés anticorrosives des aciers inoxydables.
Ce chrome, combiné sous forme de carbure, réduit la teneur dudit élément dans la matrice métallique et on peut obtenir localement des teneurs inférieures à 12% en poids dans la matrice. Ces zones ne sont pas proprement inoxydables, car elles se sont appauvries en chrome depuis 18% ou plus, aux teneurs susmentionnées.
La recristallisation du matériel est obtenue actuellement en maintenant ledit matériel à des températures de l'ordre de 1.050-1. 1000 C environ. Ensuite, on le refroidit brusquement, en obtenant ainsi la recristallisation, les carbures de chrome se redissolvant dans la matrice, de sorte qu'on obtient un produit ductile et résistant à la corrosion.
On a fait des progrès dans cette technique conventionnelle moyennant le laminage à chaud qui contrôle le rapport entre les réductions d'épaisseur et la température de la bande sur le train de finissage du laminoir et qui, après un temps de refroidissement de jusqu'à 10-15 secondes, refroidit le matériel brusquement à l'eau. On obtient'ainsi une structure recristallisée et sans précipitation de carbure significative.
Toutefois, la réalisation de ces méthodes est très critique pour les raisons suivantes :
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- En général, la gamme des températures de travail est difficile à contrôler pour que celles-ci ne diminuent pas excessivement, de sorte que pour des cas d'une faible réduction d'épaisseur programmée, elles sont insuffisantes et on n'obtient donc pas d'une façon sûre la recristallisation dans les temps de refroidissement à l'air susmentionnés.
- De plus, la température peut tomber pendant le temps de refroidissement, surtout dans les zones de la bande de perte thermique maximum (bouts de bobine, bords, etc.),
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aux gammes des températures de précipitation de carbures (à a partir de températures inférieures à environ 8000 C). Lorsqu'on se trouve dans cette zone défavorable, le refroidissement brusque à l'eau ne serait pas efficace.
- Même dans les cas où le processus s'effectuerait dans les conditions idéales requises, il pourrait se produire un manque d'isotropie dans le matériel, dû aux différents gradients thermiques en long et en large'de la bande.
DESCRIPTION DE L'INVENTION
Moyennant le procédé qu'on propose, on obtient une bobine laminée à chaud possédant de telles caractéristiques qui rendent le processus conventionnel de recuit de la bobine laminée à chaud superflu, processus nécessaire dans les procédés traditionnels.
Ci-dessous, on décrit en détail la façon de réaliser le processus faisant l'objet de l'invention. On commence par la production dans l'aciérie d'un alliage d'acier inoxydable austénitique, d'une composition à base de fer, avec des additions de chrome et de nickel. On peut ajouter optionnellement d'autres éléments tels que le molybdène, le titane, etc.
Cet acier inoxydable austénitique est coulé dans une machine à coulée continue, qui prend une forme géométrique, à section rectangulaire, connue comme bloom. La section droite du bloom a une largeur qui est environ celle de la
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bobine à obtenir et la gamme des épaisseurs typiques se situe entre 150 mm et 200 mm environ.
Ce bloom est le semi-produit qui va être laminé à chaud.
Pour réaliser cette opération, on commence à chauffer le bloom en acier inoxydable austénitique dans des fours à une température comprise entre les 1150 et 12500 C, pendant un temps suffisant, afin d'assurer l'homogénéité de la température à chaque point de la section droite du matériel.
Après le passage par une instalation décalamineu- se (pour éliminer les oxydes superficiels formés par l'atmosphère oxydante pendant l'échauffement dans les fours précités), le matériel passe par des chanfreineuses qui préparent les bords du bloom et celui-ci passe finalement au train dégrossisseur.
Ce dispositif de laminage à chaud réduit l'épais- seur du bloom jusqu'à arriver à des épaisseurs typiques de l'ordre de 20 à 40 mm. Ceci se fait habituellement moyennant un nombre de passes entre six et neuf.
Ainsi, le bloom s'est transformé en une pièce de 20 à 30 mm d'épaisseur, qui entre dans le train finisseur situé à la suite, à une température comprise typiquement entre 1.000 et 1. 1000 C.
Ce train se compose fondamentalement d'une débobineuse, d'une bobineuse et d'un nombre de caisses qui réduisent l'épaisseur de la plaque en acier inoxydable. Typiquement, on dispose de six à sept caisses.
Sur la bobineuse et la débobineuse, il y a une série de brûleurs qui apportent de l'énergie calorifique au matériel pendant le processus, ce qui permet de contrôler le cycle thermique du matériel.
Le travail sur le train finisseur se réalise d'une façon réversible et normalement, la réduction est effectuée moyennant quatre à six passes.
Les conditions sur le train finisseur sont fixées de telle façon que la température se situe dans une gamme com-
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prise entre 1.035 et 1. 1000 C et que la réduction totale effectuée du matériel sur le train mentionné soit supérieure à 40%. Les diverses passes sont programmées de telle façon que la dernière de celles-ci réalise une réduction de 20% au minimum. La température minimum de travail concrète à fixer est obtenue en soustrayant de 1.105 le pourcentage de réduction qu'on réalisera sur le train finisseur. Le résultat est en degrés centigrades.
Une fois l'épaisseur de la bande réduite à la valeur programmée finale, on réalise une dernière passe par le train finisseur en faisant reculer le matériel depuis la bobineuse à la débobineuse du train cité. Cette passe, sans réduction d'épaisseur du matériel, se réalise pendant un temps compris entre 25 et 150 secondes, la température étant graduée de la façon indiquée ci-dessus.
Cette opération réalisée, le matériel est refroidi d'une façon brusque à l'eau jusqu'à ce que sa température baisse jusqu'à la gamme comprise entre 300 et 4000 C, température à laquelle la bande est rebobinée.
Ce matériel présente une structure recristallisée et exempte de précipités de carbures de chrome et ne nécessite pas de traitement thermique d'hypertrempe.
Ci-dessous, on exposera un exemple réel illustrant le processus décrit.
Un bloom en acier inoxydable austénitique du type AISI 304 est laminé sur le train dégrossisseur de steckel jusqu'à une épaisseur de 25 mm. L'épaisseur finale à obtenir, sur le train finisseur, pour la bande est de 9 mm.
La réduction totale du matériel qu'il faut effec- tuer sur le train finisseur est de (25-9) /25 x 100, soit de 64%.
La température minimum de travail sur le train cité sera (1. 105-64), c'est-à-dire, 1. 0410 C. Nous fixerons la température de travail à 1. 050 C.
Nous réaliserons trois passes. Lors dè la première
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passe, l'épaisseur est réduite jusqu'à 20 mm. Lors de la
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deuxième passe, l'épaisseur est réduite jusqu'à 15 mm. eme passe, a Lors de la troisième et dernière passe, on obtient l'épais- seur finale programmée de 9 mm. On observe que la réduction lors de la dernière passe est supérieure à 20% (40%).
On effectue une autre passe, en faisant reculer le matériel à une température de 1. 0500 C. Le temps pendant lequel le matériel se maintiendra à cette température est de 100 secondes et dans cette phase, le matériel ne subit plus aucune réduction de son épaisseur.
Ensuite, la bande est refroidie à l'eau jusqu'à une température de 350oC. Une fois la bande refroidie, celle-ci est enroulée, et on obtient ainsi la bobine désirée de 9 mm d'épaisseur et qui ne nécessite pas de traitement thermique postérieur.
Vu le fait que divers changements et modifiations de la présente invention sont évidents pour les experts en la matière, ils doivent être considérés inclus dans la portée de la présente invention, à moins que, autrement, ils ne s'écartent du véritable esprit et des fins correspondantes.